CN105867240B - 一种分离式智能控制系统及其设置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分离式智能控制系统及其设置方法，其特征在于，包括WiFi智能控制器，该WiFi智能控制器包括：WiFi单元，用于进行网络通讯；微处理器，与所述WiFi单元相连，用于通过所述WiFi单元进行数据的传输，所述数据包括程序或指令；至少一个多功能用途接口，所述多功能用途接口中设有多个脚位，所述多个脚位与所述微处理器相连；所述微处理器还用于通过固件改变所述多功能用途接口中多个脚位的功能。本发明使WiFi智能控制器可以独立地和其他不同功能的外接模块自由组合成用户所须的功能，加强了应用上的组合性，使用户可以随时随意地组或重组各模块，使其合用于不同的电器及情况。

Description

一种分离式智能控制系统及其设置方法
技术领域
本发明涉及物联网技术，尤其涉及一种分离式智能控制系统、加密及其设置方法。
背景技术
今天的社会，IP网络已经发展到一个相当成熟的阶段，在中国香港或是世界上大多数的国家和地区，其普及程度已渗透了每个阶层，因应及此，物联网(IOT)的概念亦应运而生。现时，市场上已有部分相应的产品，而大多数都是经由WiFi去控制，皆因WiFi网络能够无须布线而覆盖一定范围，这尤其适合物联网这些须要同时支持特定及无特定点联网的应用。现时，市面上已有不同的的相关产品，例如电灯泡、插座或灯制等，但是大多数是倾向独立、单一或是小数的应用，即是一件产品，一个IP，一个应用。
以WiFi灯泡为例，WiFi灯泡是一个独立的器具，若是用户希望的是完整的灯具，那么用户是否须要安装多个WiFi灯泡在灯具上。但是WiFi灯泡体积较大，不是每件灯具都能合用，就算是合用，用户也须要用多个IP而且在设置和操作上也繁复，若是用WiFi插座的话那么大多数天花吊灯都会用不上，若是混合使用的话那么是否有一个厂商可以供应全部合适的WiFi智能产品。另外在远程控制上，多IP是不好设置的，因为要用真IP来对应Internet世界，若是用云端服务器的话那便会多了一层设置和控制，如果用户是跨厂商方案的话，那便更繁了，在用户而言，使其环境智能化当然是包含越多越好，不管是灯具或是其他电器，以至控制功能，另外数据及指令传输除WiFi外没有其他加密也是另一大问题，但现在市场上面智能化产品，大都是有以上使用及保安不足的问题，因此这些产品对市场的融入性不高。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的第一个方面，提供一种分离式智能控制系统，其特征在于，包括WiFi智能控制器，所述WiFi智能控制器包括：WiFi单元，用于进行网络通讯；微处理器，与所述WiFi单元相连，用于通过所述WiFi单元进行数据的传输，所述数据包括程序或指令；至少一个多功能用途接口，所述多功能用途接口中设有多个脚位，所述多个脚位与所述微处理器相连；所述微处理器还用于通过固件改变所述多功能用途接口中多个脚位的功能。
根据本发明的一个实施例，所述多功能用途接口为两个，所述多个脚位包括电源类脚位以及数据类脚位。
根据本发明的一个实施例，所述多功能用途接口中所有的所述数据类脚位均可设置成GPIO模式，用作送出或接收0或1的信号来控制外接模块的开或关、与外接感应器沟通及接收感应器的反馈。
根据本发明的一个实施例，所述多功能用途接口中的所述数据类脚位中包括PWM信号输出脚位，用于控制外接模块的耗电强弱，从而作出如控制灯的光暗或马达的快慢等。
根据本发明的一个实施例，所述多功能用途接口中的所述电源类脚位中包括直接直流供电脚位或由指令控制的直流供电脚位。
根据本发明的一个实施例，所述WiFi智能控制的多功能用途接口中多个脚位能通过所述微处理器更改固件设为UART来接连外界的串口终端机。
根据本发明的一个实施例，还包括设置启动匙，用于插入所述多功能用途接口，对所述WiFi智能控制器进行设置。
根据本发明的一个实施例，还包括固件更换匙，用于插入所述多功能用途接口，对所述固件进行升级或更换。
根据本发明的一个实施例，还包括加密单元，与所述微处理器相连，用于将经由所述WiFi单元发出的数据加解密，所述AES256的数据加解密采用主密钥及次密钥来作不同资料的加解密；其中，所述主密钥通过特定的运算获取，用作解开用户所预设的密码；所述次密钥通过所述用户预设的密码处理后获取，用作数据传输或存储的加解密。
根据本发明的一个实施例，还包括外接模块，与所述WiFi智能控制器相连；所述外接模块包括电源开关控制器或感应器中的至少一种。
根据本发明的一个实施例，所述电源开关控制器内部设有继电器，用于控制火线的开关；还设有直流变压器，用于与所述WiFi智能控制器相连并为其供电。
根据本发明的一个实施例，所述电源开关控制器为接线式供电控制器或插座。
根据本发明的一个实施例，所述感应器用于侦测周边环境的温度、湿度、光亮度或人体红外线或用作开关。
根据本发明的一个实施例，还包括程序控制模块，用于通过运行相应的程序控制所述WiFi智能控制器，或设置为服务器来中央管理在线的多个所述WiFi智能控制器。
根据本发明的一个实施例，所述程序控制模块设置在移动终端或计算机上。
根据本发明的一个实施例，所述程序控制模块为手机或平板电脑。
根据本发明的第二个方面，提供一种分离式智能控制系统的设置方法，用于设置根据本发明第一个方面提供的分离式智能控制系统，其特征在于，包括：将所述分离式智能控制系统中的WiFi智能控制器与电源相连，并在所述WiFi智能控制器的多功能用途接口中插入设置启动匙，使所述WiFi智能控制器进入AP模式；利用程序控制模块通过所述WiFi智能控制器的SSID与所述分离式智能控制系统连接；所述程序控制模块将设置相关资料向所述WiFi智能控制器送出。
根据本发明的一个实施例，除固件外所有由设置后所传输的资料及指令均设密码与密钥以AES256加密。
本发明提供一种分离式智能控制系统及其设置方法，使WiFi智能控制器可以独立地和其他不同功能的外接模块自由组合成用户所须的功能，加强了应用上的组合性，使用户可以随时随意地组或重组各模块，使其合用于不同的电器及情况。
通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本发明第一实施例的分离式智能控制系统的结构示意图。
图2为本发明实施例的WiFi智能控制器的结构示意图。
图3为本发明实施例的WiFi智能控制器的内部示意图。
图4为本发明实施例的电源开关控制器中插座的结构示意图。
图5为本发明第二实施例的分离式智能控制系统的结构示意图。
图6为本发明实施例的电源开关控制器中接线式供电控制器的结构示意图。
图7为本发明第四实施例的分离式智能控制系统的结构示意图。
图8为本发明第五实施例的分离式智能控制系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明提供一种分离式智能控制系统，包括WiFi智能控制器10。上述WiFi智能控制器10包括壳体18以及位于壳体18上的至少一个多功能用途接口11。本实施例中，多功能用途接口11为两个，分别设置在壳体18的相对的两个端面上。当只有一个多功能用途接口11时，可以另设一个电源输入口，在本实施例中，也可以将两个多功能用途接口11的其中一个用作电源输入口，使其可以在一般的USB插座上取电或是在电源开关控制器30来取电，其工作电压是4.9至5.2V之间。此外，壳体18上还可以设置电源指示灯14以及工作状态或模式指示灯16。
在壳体18内部设有微处理器51以及与微处理器51相连的WiFi单元53；微处理器51可以用于通过WiFi单元进行数据的传输，该数据包括程序(例如控制器的固体)、有关设置的数据及指令。
在壳体18上多功能用途接口11中设有与微处理器51直接或间接(例如是通过逻辑电路)相连的多个脚位，该多个脚位的功能可以通过编程来定义，具体地，微处理器51则可以通过固件改变多功能用途接口中多个脚位的功能。该多个脚位依用途类别来分，包括数据类脚位及用于直流电的输入及输出的电源类脚位两大类。其中，数据类脚位中包括PWM信号输出脚位，可用作控制外接模块的耗电强弱，从而作出如控制灯的光暗或马达的快慢等。数据类脚位中还包括I2C、UART及ADC-Analog/Digital Convert)。此外，多功能用途接口中的所有的数据类脚位，均可设置成GPIO模式，用作送出或接收0或1的信号来控制外接模块的开或关、与外接感应器沟通及接收感应器的反馈。电源类脚位中可以包括1个直接直流供电脚位及1个由指令控制的直流供电脚位。请同时参照下表1、表2；表1、表2分别是本实施例中两个多功能用途接口11中的多个脚位的功能。
脚位编号 脚位功能
1 Switchable Vout＝Vin(DC5～5.5V)
2 GIPO，Sensor，UART RX(Level 0～3.3V)
3 GIPO，AD convert，Sensor，UART RX(Level 0～3.3V)
4 GND
5 GIPO，AD convert，Sensor(Level 0～3.3V)
6 GIPO，AD convert，Sensor(Level 0～3.3V)
7 GND
8 GIPO，Config(Level 0～3.3V)
9 ～5V Out
表1第一个多功能用途接口的各脚位功能表
表2第二个多功能用途接口的各脚位功能表
可见，在第一个或第二个多功能用途接口中的脚位的功能除了电源及接地外，全是可通过程序控制器功能的GPTO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)脚位。可见，基本上接口P2是电源输入口，可以在一般的USB插座上取电或是在本系统的电源开关控制器上来取电，其工作电压是4.9至5.2V之间。在第一个或第二个多功能用途接口中的脚位随了电源及接地外，全都是多功能的，即是说，这些脚位全部都能用程序去改变用途，例如：第二个多功能用途接口中的2脚及3脚是可以是单纯地送出0或1信号来控制外接的模块开或关，如此便是摇控开关；若是更改内置程序，把脚位1及2设置成PWM信号输出时，那便可控制外接模块的电压强弱，在应用时，可以控制灯的光暗或是马达的快慢，亦即可以是变成玩具车的摇控部分。此外，WiFi智能控制器还可通过更改固体把WiFi智能控制的多功能用途接口中多个脚位设为UART来接连外界的串口终端机，例如串口打印机，红外线遥控或用作设置其他以串口设置的器具如思科交换机等。
由于多功能接口的脚位功能是通过固件实现的，因此在微处理器51上还设有储存记忆单元52，以储存控制器的固件(主程序)，这固件可用于改变上述多功能用途接口中多个脚位的功能及控制器的所有控制功能等。在本实施例中，还包括固件更换匙19，用于插入多功能用途接口11，对储存记忆52的固件进行升级或更换。在需要转换程序时，只须插入固件更换匙19，便可以从外部具有WiFi功能的设备下载不同程序到WiFi智能控制器10里。
本实施例中，还包括加密单元54，与微处理器51相连，用于将经由WiFi单元发出的数据进行加密。在具体实施时，可以将经由WiFi单元发出的数据进行WiFi本身所须的加密和另外一重AES256的数据加解密(例如传输的资数据、指令、储存的设置数据及用户自定的密码等)，这AES256的数据加解密用两个不同的密钥(主密钥和次密钥)来作不同资料的加解密。主密钥及次密轮均是记在固件(hard coded)中，当控制器启动时，固件会先把主密钥加以特定的运算(每个控制器的运算结果都不同，所以即使能取出资料也不能在另一控制器内解密)，然后用作解开用户所预设的密码(当储存用户密码时亦如是)，接着便是以这密码去处理次密钥，这经处理后的次密钥，会被用作设置、指令、传输及储存资料的加解密。由于密钥处理的方法是独一无二的，所以不能与其他系统共通，此外，这控制器除固体外是全加密的，因此保安度极高。一般地，除固体外所有由设置后所传输的资料及指令均设密码与密钥以AES256加密。
一如的其他网络产品，这WiFi智能控制器10是须要用户先行设置才能工作，但有别于其他网络产品，本发明提供的WiFi智能控制器10的设置并不是以按钮(Press ResetButton)的方式来启动设置或是只用密码在网页上设置，而是用插匙的方式来启动的。具体地，WiFi智能控制器10还包括设置启动匙17，用于插入多功能用途接口11，对WiFi智能控制器10进行设置。采用设置启动匙17来对WiFi智能控制器进行设置，从而避免在WiFi智能控制器10上增加按钮或多开一个孔，毕竟设置并不是经常做的操作；另一方面，通过插入设置启动匙17这个实体动作可以有效避免不正常的设置更改。
本实施例中，分离式智能控制系统还包括程序控制模块40，程序控制模块40用于与WiFi智能控制器10进行数据交互，数据包括用于改变多功能用途接口中多个脚位的功能的程序(例如控制器的固体)、有关设置的数据及指令以及外接模块返回的讯息。WiFi智能控制器10的设置以及相关固件的升级更换都可以通过程序控制模块40进行。程序控制模块40可以发出开关指令给WiFi智能控制器10，其方法包括了一般的按钮式、体感式(例如摇动手机地触控开或关)、预设时间式或是感应器触发式等。程序控制模块40还可以设置为服务器来中央管理在线的各个控制器，同时亦可以IP或短信(SMS)来与外界远程的客户端连系，接收及回送指令或资料。程序控制模块40还能作为客户端，通过IP、域名或是短信(SMS)来发送指令给远程服务器或是接收回应或资料。在具体实施时，程序控制模块40可以设置在移动终端或计算机上，移动终端包括手机、平板电脑。
如图1所示，该系统中还包括与WiFi智能控制器10相连的外接模块，外接模块包括电源开关控制器30或感应器20。WiFi智能控制器10在运行感应器20或电源开关控制器30，其功能是使其中一个多功能用途接口可接感应器，而另一个多功能用途接口则作开关再配合程序控制模块40程序来工作。其中，感应器20可以用于侦测周边环境的温度、湿度或光亮度，从而协助WiFi智能控制器10去侦测环境的数据，因为整个系统是组合式的，所以能支援的感应器种类是除着开发而增加的。电源开关控制器可以为插座30，插座包括插孔31以及插头32不同的形式，请同时参照图4，该插座内部除了普通的接触铜片外另外有用于控制火线的开关的继电器61、用于与WiFi智能控制器10相连并为其供电的直流变压器62及相关的信号线。在为WiFi智能控制器10充电时，可以通过WiFi智能控制器10的充电座60进行。
请同时参照图5、图6，本实施例中，WiFi智能控制器10运行全开关模式的程序使其可以増加控制开关的数目，其采用的电源开关控制器为接线式供电控制器35，可连接及控制一些接线式挂墙电器80，例如天花吊灯等。该供电控制器35内部设有用于控制火线的开关的继电器63、用于与WiFi智能控制器10相连并为其供电的直流变压器64及相关的信号线。
如图7所示，上述WiFi智能控制器10还可用于给智能手机充电，如上表1所示，在第一个多功能用途接口中有两个直流供电脚位，其中一个脚位用于供应电力给外接感应器，而另外的一个脚位是经继电器控制给外部的一般用途供电，例如LED灯，但是这脚位还有一个很重要的用途是控制智能手机的充电，因为当程序控制模块40设置在手机时，手机程序部分是可作服务器来长期控制整个分离式智能控制系统，但是有很多类型的手机是不可拆除电池的，故此这项功能确保手机只在用户指定的电池下限量例如是20至30％之间，开始充电而到满充时便停止，并且亦会确保手机在过热时停止充电及避免烧机。
请参照图8，本实施例中，WiFi智能控制器10的其中一个多功能用途接口运行的是PWM模式的程序使WiFi智能控制器10可以控制灯75的光暗或是马达74的快慢；而另一个多功能用途接口则用作UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输)端口，从而远程控制电脑71、电视72或空调73等。
本发明还提供一种分离式智能控制系统的设置方法，用于设置上述分离式智能控制系统，包括：先在分离式智能控制系统中WiFi智能控制器10的多功能用途接口中插入设置启动匙17，再将WiFi智能控制器10与电源相连，例如插上USB电源，使WiFi智能控制器10进入AP(Access Point，接入点)模式并接受联网；利用程序控制模块40通过WiFi智能控制器的SSID与分离式智能控制系统连接；程序控制模块40将设置相关资料向WiFi智能控制器送出；最后拔除电源及设置启动匙17并且从新上电，使WiFi智能控制器10根据设置来运作。在将相关资料送出时，可以进行加密，以确定用户身份；加密时，可以用256bits AES加密来传所有资料及指令，当中包括了程序控制模块40对WiFi智能控制器10的通讯(是WiFi以外的另一层AES加密)及程序控制模块40对手机的远程通讯(IP及SMS均同样地加密)。在设置时，因为控制器只用WAP，所以不用输入加密方式选项；将WiFi智能控制器用的IP，须用固定IP及建议是与AP同一子网；WiFi智能控制器用的子网罩(Subnet Mask)，可以是与AP相同。
本发明提供的WiFi智能控制器具有可自由定义功能的多功能用途接口及多种类外接模块的组合式的设计使这发明产品即使在生产成形后亦可持续地发展下去。将WiFi智能控制器插插在插座模块上是WiFi插座，可供插头电器使用；连在接线电源开关控制器上便可安装在天花吊灯内成智能吊灯，或是安装在车房的电闸上成为遥控电闸，若是再插上不同的感应器的话便可以侦测还境，例如温度丶湿度丶光亮度或人体红外线等以作合适的控制；还能使程序控制模块变成服务器，通过lP或SMS的连系来提供远程控制服务给其他手机。本发明增强了産品的可持续性发展及生命周期，因为产品本身的周边模块是个别的，所以能随往后的须求而研制合用的新周边，如不同种类的开关控制丶红外线控制或是新型的感应器等，至于智能控制器方面，是可以通过固件升级来增进效能，而控制程序及服务器部分可以在程序控制模块上运行的，所以亦同时增加了现有手机的生命周期从而减少电子废物。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (17)

1.一种分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，包括：将所述分离式智能控制系统中的WiFi智能控制器与电源相连，并在所述WiFi智能控制器的多功能用途接口中插入设置启动匙，使所述WiFi智能控制器进入AP模式供设置所述WiFi智能控制器用；利用程序控制模块通过所述WiFi智能控制器的SSID与所述分离式智能控制系统连接；所述程序控制模块将设置相关资料向所述WiFi智能控制器送出。
2.根据权利要求1所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，除固件外所有由设置后所传输的资料及指令均设密码与密钥以AES256加密。
3.一种如权利要求1或2所述的分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述分离式智能控制系统包括所述WiFi智能控制器，所述WiFi智能控制器包括：
WiFi单元，用于进行网络通讯；
微处理器，与所述WiFi单元相连，用于通过所述WiFi单元进行数据的传输，所述数据包括程序或指令；
至少一个多功能用途接口，所述多功能用途接口中设有多个脚位，所述多个脚位与所述微处理器相连；所述微处理器还用于通过固件改变所述多功能用途接口中多个脚位的功能。
4.根据权利要求3所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述多功能用途接口为两个，所述多个脚位包括电源类脚位以及数据类脚位。
5.根据权利要求4所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述多功能用途接口中所有的所述数据类脚位均可设置成GPIO模式，用作送出或接收0或1的信号来控制外接模块的开或关、与外接感应器沟通及接收感应器的反馈。
6.根据权利要求4所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述多功能用途接口中的所述数据类脚位中包括PWM信号输出脚位用于控制外接模块的耗电强弱。
7.根据权利要求4所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述多功能用途接口中的所述电源类脚位中包括直接直流供电脚位或由指令控制的直流供电脚位。
8.根据权利要求3所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述WiFi智能控制的多功能用途接口中多个脚位能通过所述微处理器更改固件设为UART来接连外界的串口终端机。
9.根据权利要求3所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，还包括设置启动匙，用于插入所述多功能用途接口，对所述WiFi智能控制器进行设置。
10.根据权利要求3所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，还包括固件更换匙，用于插入所述多功能用途接口，对所述固件进行升级或更换。
11.根据权利要求3所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，还包括加密单元，与所述微处理器相连，用于将经由所述WiFi单元发出的数据进行AES256的数据加解密，所述AES256的数据加解密采用主密钥及次密钥来作不同资料的加解密；其中，所述主密钥通过特定的运算获取，用作解开用户所预设的密码；所述次密钥通过所述用户预设的密码处理后获取，用作数据传输或存储的加解密。
12.根据权利要求3所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，还包括外接模块，与所述WiFi智能控制器相连；所述外接模块包括电源开关控制器或感应器。
13.根据权利要求12所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述电源开关控制器内部设有继电器，用于控制火线的开关；还设有直流变压器，用于与所述WiFi智能控制器相连并为其供电。
14.根据权利要求13所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述电源开关控制器为接线式供电控制器或插座。
15.根据权利要求12所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述感应器用于侦测周边环境的温度、湿度、光亮度或人体红外线或用作开关。
16.根据权利要求3所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，还包括程序控制模块，用于通过运行相应的程序控制所述WiFi智能控制器，或设置为服务器来中央管理在线的多个所述WiFi智能控制器。
17.根据权利要求16所述分离式智能控制系统的设置方法，其特征在于，所述程序控制模块设置在移动终端或计算机上。
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